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高压变频器的现状发展趋势

导读: 国外各大品牌的变频器生产商,均形成了系列化的产品,其控制系统也已实现全数字化。随着技术研究的进一步深入,在理论上和功能上国产高压变频器已经可以与进口变频器相比肩,但是受工艺技术的限制。

1.国外高压变频技术现状
高压变频器国外主流供应厂商主要有西门子、罗宾康、罗克韦尔(AB)及ABB等。在国外,以西门子为代表的国外品牌占据大容量和为大型工程配套的高端市场。国外各大品牌的变频器生产商,均形成了系列化的产品,其控制系统也已实现全数字化。几乎所有的产品均具有矢量控制功能,完善的工艺水平也是国外品牌的一大特点。目前,在发达国家,只要有电机的场合,就会同时有变频器的存在。归纳欧美日等国外发达国家的高压变频技术现状,主要如下:
(1)技术开发起步早,并具有相当大的产业化规模。
(2)能够提供特大功率的变频器,目前已超过20000KW。
(3)变频调速产品的技术标准比较完备。
(4)与变频器相关的配套产业及行业已基本发展成熟。
(5)本国具备成熟的变频器用功率器件生产技术,如IGBT、IGCT、SGCT等。
(6)高压变频器在各个行业中被广泛应用,并取得了显着的经济效益。
(7)产品国际化、本土化加剧。
(8)创新技术、新工艺层出不穷,并被大量和快速地应用于产品中。
(9)采用输入多脉波整流,输出H桥逆变叠加多电平输出,逆变单元使用通用模块,无需输入、输出滤波器即可以控制高压异步电机与同步高压电机,该类型以美国罗宾康
公司为代表。
(10)采用输入多脉波整流,输出E桥逆变叠加多电平输出,逆变单元使用高压模块,需输入、输出滤波器即可以控制高压异步电机与同步高压电机,该类型高压变频器以
ABB公司和富士公司的产品为代表。

 

2.我国高压变频器的发展现状
目前,我国约有20家左右的高压大功率变频器生产厂家,如利德华福、东方凯奇(现东方日立)、成都佳灵、中山明阳、广州智光、上海科达、山东风光、合康益盛、九洲
电气等。
由于美国罗宾康公司没有在中国申请专利保护,因此绝大多数厂家都采用他的技术即单元串联多重化结构。深圳市英威腾电气股份有限公司则采用拥有自主知识产权的技术,
开发出CHH系列矢量控制的高压变频器,2009年已试生产了40台,2010年已经批量生产了107台。  
随着技术研究的进一步深入,在理论上和功能上国产高压变频器已经可以与进口变频器相比肩,但是受工艺技术的限制,与进口产品的差距还比较大,这些状况主要表现在如
下几个方面:
(1)国外各大品牌的产品正加紧占领国内市场,并加快了本地化的步伐。
(2)具有研发能力和产业化规模的企业逐年增加。
(3)国产高压变频器的功率也越做越大,目前国内最大能做到8000KW。
(4)国内高压变频器的技术标准还有待规范。
(5)与高压变频器相配套的产业还很不发达。
(6)生产工艺落后,勉强满足变频器产品的技术要求,但是价格低廉。
(7)变频器中使用的功率半导体、驱动电路、电解电容等关键器件完全依赖进口,而且在未来相当长时间内还要依赖进口。
(8)与发达国家的技术差距在缩小,具有自主知识产权的产品正应用在国民经济中。
(9)已经研制出具有瞬时掉电再恢复、故障再恢复等功能的变频器。
(10)部分厂家已经开发出四象限运行的高压变频器。
(11)矢量控制的高压变频器已经在应用。
其中:采用输入多脉波整流,输出H桥逆变叠加多电平输出,逆变单元使用通用模块,无需输入、输出滤波器既可以控制高压异步电机与同步高压电机的高压变频器。该类型产品以北京利德华福公司为代表,技术与美国罗宾康公司的产品处在同一水平。
采用输入多脉波整流,输出E桥逆变叠加多电平输出,逆变单元使用高压模块,需输入、输出滤波器既可以控制高压异步电机与同步
高压电机的高压变频器。该类型高压变频器以中山明阳龙源公司产品为代表,就产品的可靠性而言与国外产品有一定距离。
采用输入6脉波整流,输出双电平6脉波逆变,逆变桥的上下桥臂使用通用模块串连接,需输入、输出滤波器既可以控制高压异步电机的高压变频器,该技术实际上是低压通
用变频器控制技术的延伸发展,国外无类同的产品。
综上所述,国内的高压变频器技术与国外高压变频器技术有差距,但基本处在同一代技术层面,就高压变频器的性能价格比而言,国内的高压变频器比国外的更具有优势。 
3.国内外高压变频器的技术发展趋势
高压交流变频调速技术是强弱电混合、机电一体的综合技术,既要处理巨大电能的转换(整流、逆变),又要处理信息的收集、变换和传输,因此它必定会分为功率和控制两
大部分。前者要解决与高压大电流有关的技术问题,后者要解决软硬件控制问题。因此,未来高压变频调速技术也将在这两方面得到发展,其主要表现为:
(1)高压变频器将朝着大功率、小型化、轻型化的方向发展。
(2)高压变频器将向着直接器件高压和多重叠加(器件串联和单元串联)两个方向发展。
(3)更高电压、更大电流的新型电力半导体器件将应用在高压变频器中。
(4)现阶段,IGBT、IGCT、SGCT仍将扮演着主要的角色,SCR、GTO将会退出变频器市场。
(5)无速度传感器的矢量控制、磁通控制和直接转矩控制等技术的应用将趋于成熟。
(6)全面实现数字化和自动化、参数自设定技术、过程自优化技术、故障自诊断技术。
(7)应用32位MCU、DSP及ASIC等器件,实现变频器的高精度、多功能。
(8)相关配套行业正朝着专业化、规模化发展,社会分工将更加明显。

 

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